一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁。其是由兩個波紋槽鋼梁通過螺栓和預(yù)應(yīng)力索裝配而成；兩個波紋槽鋼組合梁的腹板咬合對接，通過采用螺栓在腹板的螺栓孔處進(jìn)行裝配連接；預(yù)應(yīng)力索穿過裝配后的腹板和梁端板上的預(yù)應(yīng)力索孔，經(jīng)張拉后由錨具將其固定在波紋槽鋼梁的梁端板上；波紋槽鋼梁的斷面口型由上、下翼緣和腹板構(gòu)成，腹板的斷面呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波形，梁端板垂直于上、下翼緣和腹板，設(shè)置在梁的兩端。本發(fā)明是一種適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，尤其是大跨度多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新型預(yù)應(yīng)力裝配式組合梁，與傳統(tǒng)的組合梁相比，具有自重輕、承載力高和跨度大的優(yōu)點。
【專利說明】一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁，涉及多高層建筑應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在大跨度多高層建筑領(lǐng)域，裝配式鋼結(jié)構(gòu)是鋼結(jié)構(gòu)建筑體系發(fā)展的主要方向。傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工時一般采用現(xiàn)場焊接，這種工作方式的施工速度慢且對環(huán)境造成一定污染，而且焊縫焊接質(zhì)量參差不齊，對建筑的安全性能造成很大隱患。裝配式鋼結(jié)構(gòu)雖能有效地克服傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)缺點，但組合梁與組合梁的現(xiàn)場拼裝節(jié)點是一個關(guān)鍵問題。
[0003]在現(xiàn)有裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中，通常是兩個槽鋼進(jìn)行拼裝、兩個槽鋼腹板對接并通過螺栓進(jìn)行連接形成裝配式H型鋼。在這種拼接方式中，由于腹板為平鋼板而剪力是通過螺栓傳遞給腹板，因此所以所需螺栓數(shù)和腹板數(shù)量很多且抗剪承載力有待提高。同時，在大跨度裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中，傳統(tǒng)裝配式鋼構(gòu)件需大幅度地增加梁截面高度和面積，這樣造成用鋼量的增加。
[0004]為了改變傳統(tǒng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件力學(xué)性能差、材耗大、使用壽命不長現(xiàn)狀，本發(fā)明提出一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁，該結(jié)構(gòu)用預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁代替?zhèn)鹘y(tǒng)型鋼作為組合梁中的鋼梁，在多高層建筑領(lǐng)域應(yīng)用中實現(xiàn)成本降低、力學(xué)性能優(yōu)化及使用壽命延長的目標(biāo)。本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁中，斷面組合最大特點是更大程度上優(yōu)化了斷面力學(xué)性能與產(chǎn)品用鋼量之間的關(guān)系，使其更趨于合理化和科學(xué)化。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的引用可以提高組合梁承載能力、減輕組合梁自重并增加鋼梁跨度。因此，本發(fā)明具有承載力和剛度高等優(yōu)良受力性能，是一種十分理想的結(jié)構(gòu)用型鋼材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁，該組合梁包括波紋槽組合梁、上翼緣、腹板、下翼緣、鋼筋混凝土翼板、壓型鋼板、栓釘、橫向鋼筋、螺栓孔、螺栓、預(yù)應(yīng)力索、預(yù)應(yīng)力索孔、錨具、梁端板。該組合梁成本低廉、力學(xué)性能優(yōu)越，適用于大跨度多高層建筑領(lǐng)域。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁，該組合梁通過兩個波紋槽鋼組合梁通過螺栓和預(yù)應(yīng)力索裝配而成，兩個波紋槽鋼組合梁的腹板咬合對接并通過螺栓在腹板螺栓孔處進(jìn)行裝配連接；預(yù)應(yīng)力索穿過裝配后的腹板和梁端板上的預(yù)應(yīng)力索孔，經(jīng)張拉后由錨具將其固定在波紋槽組合鋼梁的梁端板上。
[0007]波紋槽鋼組合梁的斷面口型由上翼緣、腹板、下翼緣、梁端板、鋼筋混凝土翼板和壓型鋼板組成，上翼緣與下翼緣平行，腹板垂直于上翼緣與下翼緣之間；腹板斷面呈均勻或不均勻周期性重復(fù)波紋，該波紋斷面為矩形波紋曲線、梯形波紋曲線、楔形波紋曲線或正弦曲線；腹板上開設(shè)有螺栓孔和預(yù)應(yīng)力索孔，螺栓孔設(shè)置在整個腹板上，預(yù)應(yīng)力索孔設(shè)置在腹板的斜折板部分；腹板放置于上翼緣和下翼緣波紋曲線邊處，腹板波紋斷面與上翼緣和下翼緣波紋曲線邊吻合相連；腹板與上翼緣和下翼緣之間分別為單面角焊縫；腹板的波紋密度和高度可根據(jù)受力要求改變。
[0008]上翼緣和下翼緣為鋼板，鋼板中與腹板平行的邊為波形曲線，波紋曲線形狀與腹板波紋斷面形狀相同；梁端板為鋼板，與腹板、上翼緣和下翼緣垂直，位于波紋槽鋼梁的兩端，梁端板與上翼緣、腹板和下翼緣通過焊接相連；梁端板上留有預(yù)應(yīng)力索孔，預(yù)應(yīng)力索穿過腹板和梁端板上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔，且預(yù)應(yīng)力索是一根或者多根，預(yù)應(yīng)力索的線形是凹口向上的，其線性形狀可根據(jù)受力要求改變。
[0009]矩形波紋曲線為圓弧角矩形波紋曲線，梯形波紋曲線為圓弧角梯形波紋曲線，楔形波紋曲線為圓弧角楔形波紋曲線；梯形波紋曲線、圓弧角梯形波紋曲線梯形斜線段傾角為20。一90°，楔形波紋曲線、圓弧角楔形波紋曲線的楔形斜線段傾角為20° — 90° ;圓弧角梯形波紋曲線、圓弧角矩形波紋曲線和圓弧角楔形波紋曲線采用數(shù)控折彎技術(shù)制成，正弦曲線采用數(shù)控輥壓技術(shù)制成。
[0010]鋼筋混凝土翼板位于壓型鋼板上方，壓型鋼板位于上翼緣上方，鋼筋混凝土翼板、壓型鋼板、上翼緣三者通過栓釘固定，栓釘可以作為抗剪連接件將鋼筋混凝土翼板、壓型鋼板、鋼梁上翼緣連接成整體，橫向鋼筋焊接于壓型鋼板上部，可以作為壓型鋼板和鋼筋混凝土板之間的連接件。
[0011]與傳統(tǒng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中的裝配式組合梁相比，本發(fā)明具有以下幾個優(yōu)點：
[0012]I、本發(fā)明采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，在大跨度和多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中有效地提高了裝配式咬合組合梁的承載能力；在保證裝配式組合梁承載能力的前提下，能有效地減輕裝配式組合梁的自重，提高裝配式組合梁的跨度。組合梁腹板是裝配式波紋鋼板，可以有效地利用波紋鋼板優(yōu)良的平面外剛度、抗屈曲承載能力和較高的疲勞強(qiáng)度，與槽鋼拼裝成的平鋼板相比，在厚度相同的情況下其抗剪承載力和抗面外變形能力都有顯著提高。
[0013]2、組合梁呈咬合狀能有效地增加裝配式組合梁的平面內(nèi)的剪切承載力，傳統(tǒng)的裝配式組合梁的平面內(nèi)的剪力是依靠螺栓承擔(dān)和傳遞的，本發(fā)明依靠鋼梁的咬合作用使整組合梁來承擔(dān)平面內(nèi)剪力，提高了裝配式組合梁的抗剪承載能力。
[0014]3、本發(fā)明采用全自動焊接技術(shù)和專業(yè)定位工裝夾具，能確保腹板和翼緣之間的準(zhǔn)確定位、焊縫軌跡一致，通過標(biāo)準(zhǔn)化實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖I為預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁的結(jié)構(gòu)單元分解圖；
[0017]圖3為波紋槽組合梁的示意圖；
[0018]圖4為波紋槽組合梁的單元分解圖；
[0019]圖5為腹板斷面的矩形波紋曲線示意圖；
[0020]圖6為腹板斷面的梯形波紋曲線示意圖；
[0021]圖7為腹板斷面的楔形波紋曲線示意圖；[0022]圖8為腹板斷面的圓弧角矩形波紋曲線示意圖；
[0023]圖9為腹板斷面的圓弧角梯形波紋曲線示意圖；
[0024]圖10為腹板斷面的圓弧角楔形波紋曲線示意圖；
[0025]圖11為腹板斷面的正弦曲線波紋曲線示意圖。
[0026]圖中：1、波紋槽組合梁2、上翼緣3、腹板4、下翼緣5、鋼筋混凝土翼板6、壓型鋼板
7、栓釘8、橫向鋼筋9、螺栓孔10、螺栓11、預(yù)應(yīng)力索12、預(yù)應(yīng)力索孔13、錨具14、梁端板
【具體實施方式】
[0027]以下將結(jié)合附圖及實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028]如圖I所示為預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示為預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁的結(jié)構(gòu)單元分解圖，如圖3所示為波紋槽組合梁的示意圖，圖4為波紋槽組合梁的單元分解圖，本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁是由兩個波紋槽鋼組合梁I通過螺栓10和預(yù)應(yīng)力索11裝配而成；兩個波紋槽鋼組合梁I的腹板咬合對接，并通過采用螺栓10在腹板3的螺栓孔9處進(jìn)行裝配連接；預(yù)應(yīng)力索11穿過裝配后的腹板3和梁端板14上的預(yù)應(yīng)力索孔12，經(jīng)張拉后由錨具13將其固定在波紋槽鋼組合梁I的梁端板14上。
[0029]波紋槽鋼組合梁I，其斷面口型由上翼緣2、腹板3，下翼緣4和梁端板14組成；上翼緣2與下翼緣4平行，腹板3垂直位于上翼緣2與下翼緣4之間；所述腹板3上開設(shè)有螺栓孔9和預(yù)應(yīng)力索孔12 ;螺栓孔9設(shè)置在整個腹板3上，預(yù)應(yīng)力索孔12設(shè)置在腹板3的斜折板部分；鋼筋混凝土翼板5位于壓型鋼板6上方，壓型鋼板6位于上翼緣2上方；鋼筋混凝土翼板5、壓型鋼板6、上翼緣2三者通過栓釘7固定，栓釘7可以作為抗剪連接件將鋼筋混凝土翼板5、壓型鋼板6、鋼梁上翼緣2連接成整體；橫向鋼筋8焊接于壓型鋼板上部，腹板3、上翼緣2和下翼緣4之間分別為單面角焊縫；梁端板14與上翼緣2、腹板3和下翼緣4焊接相連；梁端板14上留有預(yù)應(yīng)力索孔12。
[0030]如圖5為腹板斷面的矩形波紋曲線示意圖，圖6為腹板斷面的梯形波紋曲線示意圖，圖7為腹板斷面的楔形波紋曲線示意圖，圖8為腹板斷面的圓弧角矩形波紋曲線示意圖，圖9為腹板斷面的圓弧角梯形波紋曲線示意圖，圖10為腹板斷面的圓弧角楔形波紋曲線示意圖，圖11為腹板斷面的正弦曲線波紋曲線示意圖，腹板3的斷面呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波紋，該波紋斷面為矩形波紋曲線，或為圓弧角矩形波紋曲線，或為梯形波紋曲線，或為圓弧角梯形波紋曲線，或為楔形波紋曲線，或為圓弧角楔形波紋曲線，或為正弦曲線波紋曲線；梯形波紋曲線、圓弧角梯形波紋曲線的梯形斜線段的傾角為20° — 90° ;楔形波紋曲線、圓弧角楔形波紋曲線的楔形斜線段的傾角為20° — 90° ;腹板3的波紋密度和高度可根據(jù)受力要求改變，圓弧角梯形波紋曲線、圓弧角矩形波紋曲線和圓弧角楔形波紋曲線采用數(shù)控折彎技術(shù)制成，正弦曲線采用數(shù)控輥壓技術(shù)制成；預(yù)應(yīng)力索11為預(yù)應(yīng)力索或者為預(yù)應(yīng)力筋，穿過腹板3和梁端板14上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔12的預(yù)應(yīng)力索11是一根或者多根。
[0031]與傳統(tǒng)裝配式組合梁相比，本發(fā)明顯著提高了裝配式組合梁承載能力、減少了用鋼量、增加了跨度并降低了工程造價，同時可以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)和現(xiàn)場快速裝配式，減少施工周期。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁，其特征在于：該組合梁是由波紋槽組合梁（I)、上翼緣（2)、腹板（3)、下翼緣（4)、鋼筋混凝土翼板（5)、壓型鋼板(6)、栓釘（7)、橫向鋼筋（8)、螺栓孔（9)、螺栓（10)、預(yù)應(yīng)力索（11)、預(yù)應(yīng)力索孔（12)、錨具(13)、梁端板（14)組成；其中兩個波紋槽鋼組合梁（I)通過螺栓（6)和預(yù)應(yīng)力索（11)裝配而成；兩個波紋槽鋼梁（I)的腹板（3)咬合對接，并通過采用螺栓（10)在腹板（3)的螺栓孔(9 )處進(jìn)行裝配連接，所述預(yù)應(yīng)力索（11)穿過裝配后的腹板（3 )和梁端板（14 )上的預(yù)應(yīng)力索孔（12)，經(jīng)張拉后由錨具（13)將其固定在波紋槽鋼組合梁（I)的梁端板（14)上；波紋槽鋼組合梁的斷面口型由上翼緣（2)、腹板（3)、下翼緣（4)、梁端板（14)、鋼筋混凝土翼板（5)和壓型鋼板（6)組成，上翼緣（2)與下翼緣（4)平行，腹板（3)垂直位于上翼緣（2)與下翼緣(4)之間；腹板（3)斷面呈均勻或不均勻周期性重復(fù)波紋，該波紋斷面為矩形波紋曲線、梯形波紋曲線、楔形波紋曲線或正弦曲線；腹板（3)上開設(shè)有螺栓孔（9)和預(yù)應(yīng)力索孔（12)，螺栓孔（9)設(shè)置在整個腹板（3)上，預(yù)應(yīng)力索孔（12)設(shè)置在腹板（3)的斜折板部分；腹板(3)放置于上翼緣（2)和下翼緣（4)波紋曲線邊處，腹板（3)波紋斷面與上翼緣（2)和下翼緣（4)波紋曲線邊吻合相連；腹板（3)的波紋密度和高度可根據(jù)受力要求改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁，其特征在于：鋼筋混凝土翼板（5)位于壓型鋼板（6)上方，壓型鋼板（6)位于上翼緣（2)上方，鋼筋混凝土翼板（5)、壓型鋼板（6)、上翼緣（2)三者通過栓釘（7)固定；栓釘（7)可以作為抗剪連接件將鋼筋混凝土翼板（5)、壓型鋼板（6)、鋼梁上翼緣（2)連接成整體，橫向鋼筋（8)焊接于壓型鋼板（6)上部，可以作為壓型鋼板（6)和鋼筋混凝土板之間的連接件；上翼緣（2)和下翼緣（4)為鋼板，鋼板中與腹板（3)平行的一條邊為波形曲線，波紋曲線的形狀與腹板（3)的波紋斷面形狀相同；腹板（3)放置于上翼緣（2)和下翼緣（4)的波紋曲線邊處，腹板（3)的波紋斷面與上翼緣（2)和下翼緣（4)的波紋曲線邊吻合相連；梁端板（14)為鋼板，與腹板（3)，上翼緣（2)和下翼緣（4)垂直，位于波紋槽鋼組合梁（I)的兩端，梁端板(14)與上翼緣（2)、腹板（3)和下翼緣（4)焊接相連；梁端板（14)上留有預(yù)應(yīng)力索孔（12);腹板（3)與上翼緣（2)和下翼緣（4)之間分別為單面角焊縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁，其特征在于：矩形波紋曲線為圓弧角矩形波紋曲線，梯形波紋曲線為圓弧角梯形波紋曲線，楔形波紋曲線為圓弧角楔形波紋曲線；梯形波紋曲線、圓弧角梯形波紋曲線的梯形斜線段的傾角為20° — 90°，楔形波紋曲線、圓弧角楔形波紋曲線的楔形斜線段的傾角為20° — 90° ;圓弧角梯形波紋曲線、圓弧角矩形波紋曲線和圓弧角楔形波紋曲線采用數(shù)控折彎技術(shù)制成，正弦曲線采用數(shù)控輥壓技術(shù)制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種應(yīng)用在多高層建筑的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合組合梁，其特征在于：所述預(yù)應(yīng)力索（11)為預(yù)應(yīng)力索或者為預(yù)應(yīng)力筋，穿過腹板（3)和梁端板(14)上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔（12)的預(yù)應(yīng)力索（11)是一根或者多根；預(yù)應(yīng)力索（11)的線形是凹口向上的，線性的形狀可根據(jù)受力要求改變。
【文檔編號】E04B1/58GK103485478SQ201310418641
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】張愛林, 惠怡, 趙亮, 劉學(xué)春, 張勁愛, 趙海明 申請人:北京工業(yè)大學(xué)